WO2013091951A2

WO2013091951A2 - System und verfahren zum laden der energiespeicherzellen einer energiespeichereinrichtung

Info

Publication number: WO2013091951A2
Application number: PCT/EP2012/071050
Authority: WO
Inventors: Ingo Dwertmann; Peter Feuerstack; Erik Weissenborn; Martin Kessler; Karlheinz Lunghard; Wolfgang Haas
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2013-06-27
Also published as: DE102011089312A1; WO2013091951A3; CN104040824A; CN104040824B; US9343914B2; US20140340052A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden von Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung, welche aufweist: n erste Ausgangsanschlüsse, wobei n > 1, zum Ausgeben einer Versorgungsspannung an jedem der Ausgangsanschlüsse, einen zweiten Ausgangsanschluss, wobei ein Ladegerät zwischen die ersten Ausgangsanschlüsse und den zweiten Ausgangsanschluss anschließbar ist, und n parallel geschaltete Energieversorgungszweigen, welche jeweils zwischen einen ersten Ausgangsanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt sind, wobei jeder der Energieversorgungszweige eine Vielzahl von in Serie geschalteten Energiespeichermodulen aufweist, welche jeweils ein Energiespeicherzellenmodul, welches mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist, und eine Koppeleinrichtung mit Koppelelementen, welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu überbrücken, umfassen. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: Bestimmen einer maximal möglichen Ladespannung eines Ladegeräts, welches eine Ladespannung für die Energiespeichereinrichtung bereitstellt, Bestimmen der maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule eines Energieversorgungszweigs, bei der die Summe der von den momentanen Ladezuständen der Energiespeicherzellen aller Energiespeicherzellenmodule eines Energieversorgungszweigs abhängigen Ausgangsspannungen der Energiespeicherzellenmodule noch geringer als die maximal mögliche Ladespannung ist, und Auswählen und Ansteuern der Koppelelemente von Energiespeichermodulen des Energieversorgungszweigs, so dass jeweils nur die maximale Anzahl an Energiespeicherzellenmodulen in den Energieversorgungszweig gekoppelt ist.

Description

Beschreibung Titel

System und Verfahren zum Laden der Energiespeicherzellen einer

Energiespeichereinrichtung

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Laden der Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung, insbesondere in einer Batteriedirektumrichterschaltung zur Stromversorgung elektrischer Maschinen.

Stand der Technik Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie z.B.

Windkraftanlagen oder Solaranlagen, wie auch in Fahrzeugen, wie Hybrid- oder

Elektrofahrzeugen, vermehrt elektronische Systeme zum Einsatz kommen, die neue Energiespeichertechnologien mit elektrischer Antriebstechnik kombinieren. Die Einspeisung von mehrphasigem Strom in eine elektrische Maschine wird

üblicherweise durch einen Umrichter in Form eines Pulswechselrichters bewerkstelligt. Dazu kann eine von einem Gleichspannungszwischenkreis bereitgestellte

Gleichspannung in eine mehrphasige Wechselspannung, beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung umgerichtet werden. Der Gleichspannungszwischenkreis wird dabei von einem Strang aus seriell verschalteten Batteriemodulen gespeist. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Leistung und Energie erfüllen zu können, werden häufig mehrere Batteriemodule in einer Traktionsbatterie in Serie geschaltet. In der Druckschrift US 5,642,275 A1 ist ein Batteriesystem mit integrierter

Wechselrichterfunktion beschrieben. Systeme dieser Art sind unter dem Namen Multilevel Cascaded Inverter oder auch Battery Direct Inverter (Batteriedirektumrichter, BDI) bekannt. Solche Systeme umfassen Gleichstromquellen in mehreren

Energiespeichermodulsträngen, welche direkt an eine elektrische Maschine oder ein elektrisches Netz anschließbar sind. Dabei können einphasige oder mehrphasige

Versorgungsspannungen generiert werden. Die Energiespeichermodulstränge weisen dabei eine Mehrzahl von in Serie geschalteten Energiespeichermodulen auf, wobei jedes Energiespeichermodul mindestens eine Batteriezelle und eine zugeordnete steuerbare Koppeleinheit aufweist, welche es erlaubt, in Abhängigkeit von Steuersignalen den jeweiligen Energiespeichermodulstrang zu unterbrechen oder die jeweils zugeordnete mindestens eine Batteriezelle zu überbrücken oder die jeweils zugeordnete mindestens eine Batteriezelle in den jeweiligen Energiespeichermodulstrang zu schalten. Durch geeignete Ansteuerung der Koppeleinheiten, z.B. mit Hilfe von Pulsweitenmodulation, können auch geeignete Phasensignale zur Steuerung der Phasenausgangsspannung bereitgestellt werden, so dass auf einen separaten Pulswechselrichter verzichtet werden kann. Der zur Steuerung der Phasenausgangsspannung erforderliche Pulswechselrichter ist damit sozusagen in den BDI integriert.

BDIs weisen üblicherweise einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere

Ausfallsicherheit gegenüber herkömmlichen Systemen auf. Die Ausfallsicherheit wird unter anderem dadurch gewährleistet, dass defekte, ausgefallene oder nicht voll leistungsfähige Batteriezellen durch geeignete Überbrückungsansteuerung der

Koppeleinheiten aus den Energieversorgungssträngen herausgeschaltet werden können. Die Phasenausgangsspannung eines Energiespeichermodulstrangs kann durch entsprechendes Ansteuern der Koppeleinheiten variiert und insbesondere stufig eingestellt werden. Die Stufung der Ausgangsspannung ergibt sich dabei aus der Spannung eines einzelnen Energiespeichermoduls, wobei die maximal mögliche

Phasenausgangsspannung die Summe der Spannungen aller Energiespeichermodule eines Energiespeichermodulstrangs bestimmt wird.

Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt ein Verfahren zum Laden von Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung, welche aufweist: n erste Ausgangsanschlüsse, wobei n > 1 , zum Ausgeben einer Versorgungsspannung an jedem der Ausgangsanschlüsse, einen zweiten Ausgangsanschluss, wobei ein Ladegerät zwischen die ersten Ausgangsanschlüsse und den zweiten Ausgangsanschluss anschließbar ist, und n parallel geschaltete Energieversorgungszweigen, welche jeweils zwischen einen ersten Ausgangsanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt sind, wobei jeder der Energieversorgungszweige eine Vielzahl von in Serie geschalteten Energiespeichermodulen aufweist, welche jeweils ein

Energiespeicherzellenmodul, welches mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist, und eine Koppeleinrichtung mit Koppelelementen, welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu überbrücken, umfassen. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: Bestimmen einer maximal möglichen Ladespannung eines Ladegeräts, welches eine Ladespannung für die Energiespeichereinrichtung bereitstellt, Bestimmen der maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule eines

Energieversorgungszweigs, bei der die Summe der von den momentanen Ladezuständen der Energiespeicherzellen aller Energiespeicherzellenmodule eines

Energieversorgungszweigs abhängigen Ausgangsspannungen der

Energiespeicherzellenmodule noch geringer als die maximal mögliche Ladespannung ist, und Auswählen und Ansteuern der Koppelelemente von Energiespeichermodulen des Energieversorgungszweigs, so dass jeweils nur die maximale Anzahl an

Energiespeicherzellenmodulen in den Energieversorgungszweig gekoppelt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein System, mit einer Energiespeichereinrichtung, welche n erste Ausgangsanschlüsse, wobei n > 1 , zum Ausgeben einer Versorgungsspannung an jedem der Ausgangsanschlüsse, einen zweiten Ausgangsanschluss, wobei ein Ladegerät zwischen die ersten Ausgangsanschlüsse und den zweiten Ausgangsanschluss anschließbar ist, und n parallel geschaltete

Energieversorgungszweige aufweist, welche jeweils zwischen einen ersten

Ausgangsanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt sind, wobei jeder der Energieversorgungszweige eine Vielzahl von in Serie geschalteten

Energiespeichermodulen aufweist, welche jeweils ein Energiespeicherzellenmodul, welches mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist, und eine Koppeleinrichtung mit Koppelelementen, welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu überbrücken, umfassen. Das System umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, welche mit den

Koppeleinrichtungen gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, ein

erfindungsgemäßes Verfahren zum Laden der Energiespeicherzellen der

Energiespeicherzellenmodule durchzuführen.

Vorteile der Erfindung Es ist Idee der vorliegenden Erfindung, die Energiespeicherzellenmodule einer steuerbaren Energiespeichereinrichtung während eines Ladevorgangs gezielt in die Energieversorgungszweige zu schalten, so dass sich die erforderliche Ladespannung über den gesamten Ladevorgang hinweg in einem vordefinierten Spannungsrahmen bewegt. Dazu kann der Ladezustand der jeweiligen Energiespeicherzellen ermittelt werden, um daraus die erforderliche Ladespannung pro Energiespeichermodul zu bestimmen und in Folge dessen diejenigen Energiespeichermodule in den

Energieversorgungszweig zu schalten, deren akkumulierten erforderlichen

Ladespannungen dem vordefinierten Spannungsrahmen entsprechen. Bei Energiespeicherzellen mit unterschiedlichen Ladezuständen kann ein zyklisches

Durchtauschen der jeweils zu ladenden Energiespeicherzellen erfolgen

Ein erheblicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Spannungsbereich, der über den gesamten Ladevorgang einer Energiespeichereinrichtung abgedeckt werden muss, verkleinert werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass die Ladegeräte, die zum Laden der Energiespeicherzellen eingesetzt werden, einen geringeren

Ausgangsspannungsbereich aufweisen können, was zu Einsparungen in Volumen und Herstellungskosten einerseits und zu verbesserten Wirkungsgraden andererseits führt. Die Ladegeräte können kleinere Transformatoren aufweisen, müssen nicht mehr merhstufig aufgebaut sein und können demgemäß durch günstigere und

anforderungsärme Bauelemente realisiert werden. Der Wirkungsgrad verbessert sich mittelbar durch verringerte Verlustleistungen. Zudem können Ladegeräte mit alternativen Topologien, beispielsweise Resonanzwandler, eingesetzt werden, die auslegungsbedingt nur eine geringe Spannungsspreizung zulassen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Ladegerät für unterschiedliche Einsatzgebiete durch geeignete Wahl des Spannungsbereichs eingesetzt werden kann, beispielsweise für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge gleichermaßen.

Überdies besteht ein erheblicher Vorteil darin, dass unterschiedliche Ladezustände von Energiespeicherzellen, welche beispielsweise betriebsbedingt oder alterungsbedingt auftreten können, bereits während des Ladevorgangs ausgeglichen werden können, ohne dass dafür weitere Cell-Balancing-Verfahren notwendig sind. Dadurch reduziert sich die Gesamtladedauer, bis ein Volladezustand aller Energiespeicherzellen erreicht ist.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiterhin ein zyklisches Tauschen der jeweils in den Energieversorgungszweig gekoppelten

Energiespeicherzellenmodule durch Auswählen und Ansteuern der Koppelelemente jeweils anderer Energiespeichermodule des Energieversorgungszweigs in vorbestimmten Zeitzyklen erfolgen. Dadurch können alle Energiespeichermodule gleichmäßig aufgeladen werden, ohne dass sich die Aufladezeit verlängert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiterhin ein Ansteuern der Koppelelemente eines weiteren der nicht ausgewählten Energiespeichermodule des Energieversorgungszweigs mit veränderlichem Tastgrad erfolgen. Durch den veränderlichen Tastgrad wird die für dieses Energiespeichermodul erforderliche mittlere Spannung an eine momentane Ladespannung angepasst. Wenn in einer vorteilhaften Ausführungsform der veränderliche Tastgrad in Abhängigkeit von der Differenz der maximal möglichen Ladespannung und der Summe der

Ausgangsspannungen der Energiespeicherzellenmodule oder der Differenz der minimal möglichen Ladespannung und der Summe der Ausgangsspannungen der

Energiespeicherzellenmodule bestimmt wird, kann die Ladespannung, die durch ein Ladegerät bereitgestellt werden muss vorteilhafterweise konstant gehalten werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiterhin ein Überwachen der Ausgangsspannungen der ausgewählten

Energiespeichermodule des Energieversorgungszweigs während des Ladevorgangs, und ein Reduzieren der bestimmten maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule eines Energieversorgungszweigs erfolgen, falls die Summe der Ausgangsspannungen der ausgewählten Energiespeicherzellenmodule eine gewünschte Ladespannung,

beispielsweise die maximal mögliche Ladespannung, überschreitet. Dadurch kann es vorteilhafterweise ermöglicht werden, über den gesamten Ladevorgang hinweg in einem vordefinierten Spannungsbereich des Ladegeräts zu bleiben. Insbesondere wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform das Reduzieren der bestimmten maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule das Reduzieren der Anzahl um jeweils ein

Energiespeicherzellenmodul umfasst, kann es möglich sein, nicht nur zu jedem Zeitpunkt des Ladevorgangs unterhalb der maximal möglichen Ladespannung zu bleiben, sondern auch stets eine Ladespannung oberhalb einer minimal möglichen Ladespannung aufrechtzuerhalten. Dies dient der Verringerung der notwendigen Spreizung des

Ausgangsspannungsbereichs eines Ladegeräts. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Überwachen der Ausgangsspannungen der ausgewählten Energiespeichermodule des Energieversorgungszweigs während des Ladevorgangs, und ein Ansteuern der

Koppelelemente von Energiespeichermodulen, deren Ausgangsspannungen eine gewünschte Endspannung überschreiten, zum dauerhaften Auskoppeln der

Energiespeichermodule aus dem Energieversorgungszweig während des restlichen Ladevorgangs. Auf diese Weise kann der Vorteil erreicht werden, dass

Energiespeicherzellenmodule verschiedener Energiespeichermodule auf unterschiedliche Endspannungen gebracht werden können, ohne dass der Ladevorgang für die übrigen Energiespeicherzellenmodule anderer Energiespeichermodule desselben

Energieversorgungszweigs beeinträchtigt wird.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann ein Ladegerät vorgesehen sein, welches mit den n ersten Ausgangsanschlüssen und dem zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt ist, und welches dazu ausgelegt ist, eine Ladespannung für die Energiespeichereinrichtung in dem Spannungsbereich zwischen einer minimal möglichen Ladespannung und der maximal möglichen Ladespannung bereitzustellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann eine Umschalteinrichtung vorgesehen sein, welche zwischen das Ladegerät und die n ersten Ausgangsanschlüsse gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, das Ladegerät selektiv von der Energiespeichereinrichtung zu trennen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Separierung des Ladegeräts von der Energiespeichereinrichtung während des Betriebs der Energiespeichereinrichtung, beispielsweise nach Beendigung des

Ladevorgangs. Zudem kann über die Umschalteinrichtung ein gezieltes Laden einzelner Energieversorgungszweige vorgenommen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems können die Koppeleinrichtungen Koppelelemente in Vollbrückenschaltung umfassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems können die Koppeleinrichtungen Koppelelemente in Halbbrückenschaltung umfassen. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer

Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Energiespeichermoduls einer

Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Energiespeichermoduls einer

Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer

Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer

Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ansteuerstrategie einer

Energiespeichereinrichtung zum Laden von Energiespeicherzellen der Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ansteuerstrategie einer

Energiespeichereinrichtung zum Laden von Energiespeicherzellen der Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Laden von

Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein System 100 zur Spannungswandlung von durch Energiespeichermodule 3 bereitgestellter Gleichspannung in eine n-phasige Wechselspannung. Das System 100 umfasst eine Energiespeichereinrichtung 1 mit Energiespeichermodulen 3, welche in Energieversorgungszweigen in Serie geschaltet sind. Beispielhaft sind in Fig. 1 drei Energieversorgungszweige gezeigt, welche zur Erzeugung einer dreiphasigen

Wechselspannung, beispielsweise für eine Drehstrommaschine 2, geeignet sind. Es ist jedoch klar, dass jede andere Anzahl an Energieversorgungszweigen ebenso möglich sein kann. Die Energiespeichereinrichtung 1 verfügt an jedem Energieversorgungszweig über einen ersten Ausgangsanschluss 1a, 1 b, 1c, welche jeweils an Phasenleitungen 2a, 2b bzw. 2c angeschlossen sind. Beispielhaft dient das System 100 in Fig. 1 zur Speisung einer dreiphasigen elektrischen Maschine 2. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Energiespeichereinrichtung 1 zur Erzeugung von elektrischem Strom für ein

Energieversorgungsnetz 2 verwendet wird. Das System 100 kann weiterhin eine Steuereinrichtung 9 umfassen, welche mit der Energiespeichereinrichtung 1 verbunden ist, und mithilfe derer die

Energiespeichereinrichtung 1 gesteuert werden kann, um die gewünschten

Ausgangsspannungen an den jeweiligen ersten Ausgangsanschlüssen 1 a, 1 b, 1 c bereitzustellen. Zudem kann die Steuereinrichtung 9 dazu ausgelegt sein, bei einem

Laden der Energiespeicherzellen der Energiespeichereinrichtung 1 die jeweiligen aktiven Schaltelemente der Energiespeichereinrichtung 1 anzusteuern.

Die Energieversorgungszweige können an ihrem Ende mit einem Bezugspotential 4 (Bezugsschiene) verbunden werden, welches in der dargestellten Ausführungsform in Bezug auf die Phasenleitungen 2a, 2b, 2c der elektrischen Maschine 2 ein mittleres Potential führt. Das Bezugspotential 4 kann beispielsweise ein Massepotential sein. Jeder der Energieversorgungszweige weist mindestens zwei in Reihe geschaltete

Energiespeichermodule 3 auf. Beispielhaft beträgt die Anzahl der Energiespeichermodule 3 pro Energieversorgungszweig in Fig. 1 drei, wobei jedoch jede andere Anzahl von Energiespeichermodulen 3 ebenso möglich ist. Vorzugsweise umfasst dabei jeder der Energieversorgungszweige die gleiche Anzahl an Energiespeichermodulen 3, wobei es jedoch auch möglich ist, für jeden Energieversorgungszweig eine unterschiedliche Anzahl an Energiespeichermodulen 3 vorzusehen.

Die Energiespeichermodule 3 weisen jeweils zwei Ausgangsanschlüsse 3a und 3b auf, über welche eine Ausgangsspannung der Energiespeichermodule 3 bereitgestellt werden kann. Da die Energiespeichermodule 3 primär in Reihe geschaltet sind, summieren sich die Ausgangsspannungen der Energiespeichermodule 3 zu einer Gesamt- Ausgangsspannung, welche an dem jeweiligen der ersten Ausgangsanschlüsse 1 a, 1 b, 1 c der Energiespeichereinrichtung 1 bereitgestellt werden kann.

Beispielhafter Aufbauformen der Energiespeichermodule 3 sind in den Fig. 2 und 3 in größerem Detail gezeigt. Die Energiespeichermodule 3 umfassen dabei jeweils eine Koppeleinrichtung 7 mit mehreren Koppelelementen 7a, 7c sowie gegebenenfalls 7b und 7d. Die Energiespeichermodule 3 umfassen weiterhin jeweils ein

Energiespeicherzellenmodul 5 mit einem oder mehreren in Reihe geschalteten

Energiespeicherzellen 5a bis 5k. Das Energiespeicherzellenmodul 5 kann dabei beispielsweise in Reihe geschaltete

Batterien 5a bis 5k, beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien aufweisen. Dabei beträgt die Anzahl der Energiespeicherzellen 5a bis 5k in den in Fig. 2 und 3 gezeigten Energiespeichermodulen 3 beispielhaft zwei, wobei jedoch jede andere Zahl von

Energiespeicherzellen 5a bis 5k ebenso möglich ist.

Die Energiespeicherzellenmodule 5 sind über Verbindungsleitungen mit

Eingangsanschlüssen der zugehörigen Koppeleinrichtung 7 verbunden. Die

Koppeleinrichtung 7 ist in Fig. 2 beispielhaft als Vollbrückenschaltung mit je zwei

Koppelelementen 7a, 7c und zwei Koppelelementen 7b, 7d ausgebildet. Die

Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d können dabei jeweils ein aktives Schaltelement, beispielsweise einen Halbleiterschalter, und eine dazu parallel geschaltete Freilaufdiode aufweisen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d als MOSFET-Schalter ausgebildet sind, welche bereits eine intrinsische Diode aufweisen. Alternativ ist es möglich, jeweils nur zwei Koppelelemente 7a, 7c auszubilden, so dass - wie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt - eine Halbbrückenschaltung realisiert wird. Die Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d können derart angesteuert werden, beispielsweise mithilfe der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 9, dass das jeweilige

Energiespeicherzellenmodul 5 selektiv zwischen die Ausgangsanschlüsse 3a und 3b geschaltet wird oder dass das Energiespeicherzellenmodul 5 überbrückt wird. Mit Bezug auf Fig. 2 kann das Energiespeicherzellenmodul 5 beispielsweise in Vorwärtsrichtung zwischen die Ausgangsanschlüsse 3a und 3b geschaltet werden, indem das aktive

Schaltelement des Koppelelements 7d und das aktive Schaltelement des Koppelelements 7a in einen geschlossenen Zustand versetzt werden, während die beiden übrigen aktiven Schaltelemente der Koppelelemente 7b und 7c in einen offenen Zustand versetzt werden. Ein Überbrückungszustand kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass die beiden aktiven Schaltelemente der Koppelelemente 7a und 7b in geschlossenen Zustand versetzt werden, während die beiden aktiven Schaltelemente der Koppelelemente 7c und 7d in offenem Zustand gehalten werden. Analoge Erwägungen können für die

Halbbrückenschaltung in den Fig. 3 angestellt werden. Durch geeignetes Ansteuern der Koppeleinrichtungen 7 können daher einzelne

Energiespeicherzellenmodule 5 der Energiespeichermodule 3 gezielt in die

Reihenschaltung eines Energieversorgungszweigs integriert werden. Dies kann insbesondere für die gezielte Ansteuerung der Koppeleinrichtungen 7 zum selektiven Schalten der Energiespeicherzellenmodule 5 der Energiespeichermodule 3 in die

Energieversorgungszweige während eines Ladevorgangs der Energiespeicherzellen 5 der Energiespeichermodule 3 sein. Für einen Ladevorgang der Energiespeicherzellen 5a bis 5k jedes der Energiespeicherzellenmodule 5 der Energiespeichermodule 3 kann ein Ladegerät 6 vorgesehen sein, welches in der beispielhaften Ausführungsform in Fig. 1 über eine erste Ladeverbindung 2d mit einem Sternpunkt der elektrischen Maschine 2 einerseits, und über einen zweiten Ausgangsanschluss 1d der Energiespeichereinrichtung 1 andererseits eine Versorgungsspannung zum Laden der Energiespeicherzellen 5a bis 5k

angeschlossen ist. Das Ladegerät 6 kann alternativ beispielsweise auch eine externe elektrische Energiequelle wie ein elektrisches Energienetz oder dergleichen sein. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Systems 200 zur

Spannungswandlung von durch Energiespeichermodule 3 bereitgestellter

Gleichspannung in eine n-phasige Wechselspannung. Das System 200 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten System 100 im Wesentlichen darin, dass die Ladeverbindung 2d des Ladegeräts 2d direkt an die ersten Ausgangsanschlüsse 1a, 1 b, 1 c der einzelnen Energieversorgungszweige der Energiespeichereinrichtung 1 angekoppelt ist. Dazu kann die Ladeverbindung beispielsweise über eine erste Umschalteinrichtung 6a mit den ersten Ausgangsanschlüssen 1a, 1 b 1c gekoppelt sein. Die erste Umschalteinrichtung 6a kann beispielsweise Halbleiterschalter aufweisen, welche geschlossen werden können, wenn die Energiespeicherezellenmodule 5 der Energiespeichereinrichtung 1 geladen werden sollen. Ferner kann eine zweite Umschalteinrichtung 6b zwischen den ersten

Ausgangsanschlüssen 1a, 1 b, 1 c der Energiespeichereinrichtung 1 und den

Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 2 ausgebildet werden, welche dazu ausgelegt ist, bei einem Ladevorgang der Energiespeichereinrichtung 1 die elektrische Maschine 2 von der Energiespeichereinrichtung 1 abzukoppeln, um das Auftreten von ungewollten Strömen und damit möglicherweise Momenten in der elektrischen Maschine zu vermeiden. Auch die zweite Umschalteinrichtung 6b kann beispielsweise

Halbleiterschalter aufweisen, welche für einen Ladevorgang geöffnet werden können.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Systems 400. Das System 400 weist hierzu eine Energiespeichereinrichtung 10 auf, welcher über einen ersten

Ausgangsanschluss 10a und einen zweiten Ausgangsanschluss 10b mit

Eingangsanschlüssen eines Inverters 13 gekoppelt sein können. Die

Energiespeichereinrichtung 10 kann einen oder mehrere Energieversorgungszweige von in Reihe geschalteten Energiespeichermodulen 3 aufweisen, wie in Fig. 2 und 3 beispielhaft dargestellt. Zwischen der Energiespeichereinrichtung 10 und dem Inverter 13 kann beispielsweise ein LC-Filter mit einem Zwischenkreiskondensator 12 und einer Energiespeicherdrossel 11 gekoppelt sein. Der Inverter 13 kann beispielsweise über ein Pulbreitenmodulationsverfahren (PWM) eine Wechselspannung, zum Beispiel eine dreiphasige Wechselspannung für eine elektrische Maschine 2 bereitstellen. Dazu kann der Inverter 13 mit einer Gleichspannung aus dem Zwischenkreiskondensator 12 gespeist werden, welcher wiederum aus der Energiespeichereinrichtung 10 gespeist wird. Ein Ladegerät 6 zum Laden der Energiespeicherzellenmodule 5 der

Energiespeichereinrichtung 10 kann beispielsweise über die Ausgangsanschlüsse 10a und 10b hinweg gekoppelt werden. Für einen Ladevorgang kann eine Steuereinrichtung 9 vorgesehen sein, welche mit der Energiespeichereinrichtung 10 gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, die Energiespeicherzellenmodule 5 der Energiespeichereinrichtung 10 durch selektives Ansteuern der Koppeleinrichtungen 7 der Energiespeichermodule 3 der Energiespeichereinrichtung 10 gezielt in die Energieversorgungszweige bzw. den

Energieversorgungszweig der Energiespeichereinrichtung 10 zu schalten.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ansteuerstrategie einer

Energiespeichereinrichtung zum Laden von Energiespeicherzellen der

Energiespeichereinrichtung, insbesondere von Energiespeicherzellen 5a bis 5k der Energiespeichereinrichtung 1 in Fig. 1 oder 4 bzw. der Energiespeichereinrichtung 10 in Fig. 5. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ansteuerstrategie einer Energiespeichereinrichtung zum Laden von Energiespeicherzellen der

Energiespeichereinrichtung, insbesondere von Energiespeicherzellen 5a bis 5k der

Energiespeichereinrichtung 1 in Fig. 1 oder 4 bzw. der Energiespeichereinrichtung 10 in Fig. 5.

In den Fig. 6 und 7 ist jeweils ein beispielhaftes Spannungsdiagramm dargestellt, welches die Spannung U von Energiespeicherzellen gegenüber dem Ladezustand SOC der Energiespeicherzellen illustriert. Beispielsweise haben Lithium-Ionen-Batterien im vollständig entladenen Zustand, das heißt, SOC = 0%, eine Grundspannung, welche größer als Null Volt ist. Um eine derartige Lithium-Ionen-Batterie zu laden, ist es notwendig, mindestens diese Grundspannung bereitzustellen. Die Ausgangsspannung der Lithium-Ionen-Batterie erhöht sich mit zunehmendem Ladezustand bis zu einer

Nennspannung bei einem Ladezustand SOC von 100%. Bei einer Serienschaltung von Lithium-Ionen-Batterien erhöhen sich diese Werte entsprechend.

Beispielhaft ist ein Spannungsverlauf k1 für eine Serienschaltung von

Energiespeicherzellen 5a bis 5k eines Energiespeicherzellenmoduls 5 in Fig. 6 und 7 gezeigt. Bei einer Serienschaltung von mehreren Energiespeicherzellenmodulen 5 in einem Energieversorgungszweig ergeben sich entsprechende Spannungsverläufe k2, k3, k4, k5 und k6. Die Spannungsverläufe können beispielsweise durch Vermessung der Ausgangsspannungen von Energiespeicherzellen bei verschiedenen Ladezuständen ermittelt werden, und in der Steuereinrichtung der Energiespeichereinrichtung als

Referenzwerte gespeichert sein. In Fig. 6 beginnt ein Ladevorgang damit, dass zunächst ein Ladezustand der

Energiespeicherzellen ermittelt wird. Beispielsweise beträgt der Ladezustand aller Energiespeicherzellen 0%, so dass zunächst die anfänglich notwendige Ladespannung bei einem Wert von SOC = 0% ermittelt wird. Wenn der Ladezustand der

Energiespeicherzellen mehr als 0% beträgt, gilt eine analoge Betrachtungsweise. Im Beispiel wird die Anzahl von Energiespeicherzellenmodule ermittelt, bei der die Summe der Ausgangsspannungen der Energiespeicherzellenmodule gerade noch geringer ist als eine maximal mögliche Ladespannung Umax. Die maximal mögliche Ladespannung Umax kann durch das verwendete Ladegerät vorgegeben sein, und beispielsweise zwischen 200 Volt und 450 Volt betragen, wobei selbstverständlich andere Werte ebenso möglich sind. Das Ladegerät weist zudem eine Spannungsspreizung auf, das heißt, dass das Ladegerät einen Ladespannungsbereich zwischen einer minimal möglichen

Ladespannung Umin und der maximal möglichen Ladespannung Umax bereitstellen kann. Die minimal mögliche Ladespannung Umin sollte dabei geringer sein als die Summe der Grundspannungen aller Energiespeicherzellen in vollständig entladenem Zustand, da sonst nicht gewährleistet werden kann, dass in jedem Fall ein Ladevorgang initiiert werden kann. Es kann dabei selbstverständlich möglich sein, die Werte der minimal möglichen Ladespannung Umin und der maximal möglichen Ladespannung Umax flexibel an die gewünschte Ladesituation anzupassen, das heißt, es ist nicht unbedingt notwendig, dass die Werte der minimal möglichen Ladespannung Umin und der maximal möglichen Ladespannung Umax durch die technischen Gegebenheiten des Ladegeräts vorgegeben sein müssen.

Im vorliegenden Beispiel der Fig. 6 ist der Spannungsverlauf k6 derjenige, dessen

Summe der Ausgangsspannungen bei SOC = 0% bei maximaler Anzahl an

Energiespeicherzellenmodulen gerade noch geringer als die maximal mögliche

Ladespannung Umax ist. Falls diese Anzahl der insgesamten Anzahl aller

Energiespeicherzellenmodulen in dem jeweils betrachteten Energieversorgungszweig beträgt, kann einfach mit dem Laden aller Energiespeicherzellenmodule begonnen werden. Falls diese Anzahl jedoch kleiner als die insgesamte Anzahl aller

Energiespeicherzellenmodulen in dem jeweils betrachteten Energieversorgungszweig ist, muss eine Auswahl an Energiespeicherzellenmodulen erfolgen, wie weiter unten erläutert. Nachdem der Ladevorgang begonnen hat, steigt der Ladezustand der Energiespeicherzellen, so dass in einem bestimmten Maße auch die notwendige

Ladespannung der Energiespeicherzellen steigt, wie in Fig. 6 dargestellt. Bei einem bestimmten Ladezustand SOC = p1 erreicht diese notwendige Ladespannung der Energiespeicherzellen gerade den Wert der maximal möglichen Ladespannung Umax. In diesem Fall erfolgt eine Reduktion der Anzahl der Energiespeicherzellenmodule, welche gleichzeitig geladen werden, so dass nunmehr der Spannungsverlauf k5 der reduzierten Anzahl der Energiespeicherzellenmodule für die Ladespannung ausschlaggebend ist. Beispielsweise kann der Spannungsverlauf k5 der gegenüber der mit dem

Spannungsverlauf k6 assoziierten Anzahl an Energiespeicherzellenmodulen um eins verringerten Anzahl an Energiespeicherzellenmodulen entsprechen.

Im folgenden Ladeverlauf werden nicht mehr alle Energiespeicherzellenmodule gleichzeitig mit Ladespannung versorgt. Daher muss dafür gesorgt werden, dass alle Energiespeicherzellenmodule auf einem gleichen Ladezustand verbleiben, indem ein zyklisches Durchtauschen der aktiven Energiespeicherzellenmodule erfolgt. Dazu können nach vorbestimmten Zeitzyklen neue aktive Energiespeicherzellenmodule ausgewählt werden, so dass im Mittel jedes der Energiespeicherzellenmodule über eine gleiche kumulierte Zeitspanne mit der Ladespannung versorgt wird.

Bei einem Ladezustand von SOC = p2 wiederholt sich der Vorgang erneut, so dass in dem Beispiel von Fig. 6 der vollständig geladene Zustand von SOC = 100% mit dem gleichzeitigen Laden einer Anzahl von Energiespeicherzellenmodulen erfolgt, die dem Spannungsverlauf k4 entspricht.

In Fig. 7 ist eine weitere Abwandlung der Ansteuerstrategie aus Fig. 6 gezeigt. Zunächst wird zu Beginn des Ladevorgangs wieder die maximale Anzahl an

Energiespeicherzellenmodulen bestimmt, die gerade noch geringer als eine gewünschte Ladespannung UL, beispielsweise die maximal mögliche Ladespannung Umax, oder die minimal mögliche Ladespannung Umin, ist. Diese Anzahl entspricht im Beispiel der Fig. 7 der mit dem Spannungsverlauf k4 assoziierten Anzahl. Zugleich wird allerdings ein weiteres Energiespeicherzellenmodul mit einem veränderlichen Tastgrad t1 angesteuert, der in Abhängigkeit von der Differenz der Ladespannung UL und der durch den

Spannungsverlauf k4 bestimmten Summe der Ausgangsspannungen der

Energiespeicherzellenmodule gebildet werden kann. Dadurch wird im Mittel gerade die Differenzspannung zwischen Ladespannung UL und dem Spannungsverlauf k4 ausgeglichen, weshalb die Ladespannung UL auf einem konstanten Wert gehalten werden kann. Bei einem Ladezustand von SOC = p3 erfolgt wiederum eine Reduktion der Anzahl der dauerhaft gleichzeitig in den Energieversorgungszweig geschalteten

Energiespeicherzellenmodule. Ansonsten werden in Fig. 7 ähnlich wie in Fig. 6 wieder alle dauerhaft gleichzeitig in den Energieversorgungszweig geschalteten

Energiespeicherzellenmodule zyklisch getauscht. Ein weiteres der

Energiespeicherzellenmodule wird ab dem Ladezustand SOC = p2 dann mit einem veränderlichen Tastgrad t2 angesteuert.

In den vorangehenden Erläuterungen ist beispielhaft davon ausgegangen worden, dass die Spannungsverläufe k1 bis k6 sich jeweils auf Summen von gleichen Ladezuständen der Energiespeicherzellenmodule beziehen, das heißt, dass jedes der

Energiespeicherzellenmodule durch einen Ladevorgang auf den gleichen Endladezustand bzw. die gleiche Endspannung gebracht wird. Es kann mit den vorstehend detaillierten Ansteuerstrategien auch möglich sein, verschiedene Energiespeicherzellenmodule auf verschiedene Endladezustände bzw. die Endspannungen zu bringen. Dabei können sich Spannungsverläufe ergeben, welche von den in Fig. 6 und 7 gezeigten

Spannungsverläufen abweichen.

Beispielsweise kann ein Überwachen der Ausgangsspannungen der ausgewählten Energiespeichermodule des Energieversorgungszweigs während des Ladevorgangs erfolgen. Wenn festgestellt wird, dass die Ausgangsspannungen bestimmter

Energiespeichermodule eine gewünschte Endspannung überschreiten, können dann die Koppelelemente dieser Energiespeichermodule derart angesteuert werden, dass die Energiespeichermodule dauerhaft aus dem Energieversorgungszweig, das heißt während des restlichen Ladevorgangs ausgekoppelt werden. Dadurch, dass

Energiespeicherzellenmodule verschiedener Energiespeichermodule selektiv in den Energieversorgungszweig gekoppelt werden können, kann jedes der

Energiespeicherzellenmodule auf eine unterschiedliche Endspannung gebracht werden, ohne dass der Ladevorgang für die übrigen Energiespeicherzellenmodule anderer Energiespeichermodule desselben Energieversorgungszweigs beeinträchtigt wird.

Mit den in Fig. 6 und 7 schematisch und beispielhaft dargestellten Ansteuerstrategien kann ein in Fig. 8 schematisch dargestelltes Verfahren 20 zum Laden der

Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung, insbesondere der

Energiespeichereinrichtung 1 in Fig. 1 oder 4 bzw. der Energiespeichereinrichtung 10 in Fig. 5 realisiert werden.

In einem ersten Schritt 21 des Verfahrens 20 erfolgt ein Bestimmen einer maximal möglichen Ladespannung Umax eines Ladegeräts 6, welches eine Ladespannung UL für die Energiespeichereinrichtung 1 bzw. 10 bereitstellt. In einem zweiten Schritt 22 erfolgt ein Bestimmen der maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule 5 eines

Energieversorgungszweigs, bei der die Summe der von den momentanen Ladezuständen der Energiespeicherzellen 5a bis 5k aller Energiespeicherzellenmodule 5 eines

Energieversorgungszweigs abhängigen Ausgangsspannungen der

Energiespeicherzellenmodule 5 noch geringer als die maximal mögliche Ladespannung Umax ist.

Danach wird in einem Schritt 23 ausgewählt, welche Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d von Energiespeichermodulen 3 des Energieversorgungszweigs angesteuert werden, so dass jeweils nur die in Schritt 22 bestimmte maximale Anzahl an

Energiespeicherzellenmodulen 5 in den Energieversorgungszweig gekoppelt ist. Es kann weiterhin möglich sein, während des Ladevorgangs die Ausgangsspannungen der ausgewählten Energiespeichermodule 3 des Energieversorgungszweigs zu überwachen, dass, falls die Summe der Ausgangsspannungen der ausgewählten

Energiespeicherzellenmodule 5 die maximal mögliche Ladespannung Umax

überschreitet, ein Reduzieren der bestimmten maximalen Anzahl der

Energiespeicherzellenmodule 5 eines Energieversorgungszweigs erfolgen kann. Die Reduktion der Anzahl kann beispielsweise inkrementell erfolgen, das heißt, die Anzahl der ausgewählten Energiespeicherzellenmodule 5 kann um jeweils eins verringert werden, wenn eine Überschreitung der maximal möglichen Ladespannung Umax festgestellt wird. Dadurch wird die Anzahl der momentan gleichzeitig zu ladenden

Energiespeicherzellenmodule 5 stets maximiert, so dass die Gesamtladedauer für einen Ladevorgang minimiert werden kann.

In einem Schritt 24a kann ein zyklisches Tauschen der jeweils in den

Energieversorgungszweig gekoppelten Energiespeicherzellenmodule 5 durch Auswählen und Ansteuern der Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d jeweils anderer Energiespeichermodule 3 des Energieversorgungszweigs in vorbestimmten Zeitzyklen erfolgen. Dadurch wird ein gleichmäßiges Laden aller Energiespeicherzellenmodule 5 ermöglicht. Gleichzeitig kann es vorgesehen sein, dass in einem Schritt 24b die Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d eines weiteren der nicht ausgewählten Energiespeichermodule 3 des

Energieversorgungszweigs mit veränderlichem Tastgrad angesteuert werden. Wenn der veränderliche Tastgrad in Abhängigkeit von der Differenz der maximal möglichen

Ladespannung Umax und der Summe der Ausgangsspannungen der

Energiespeicherzellenmodule 5 bestimmt wird, kann die Ladespannung UL

vorteilhafterweise auf einem konstanten Wert gehalten werden, da an dem mit dem veränderlichen Tastgrad angesteuerte Energiespeichermodule 3 im Mittel gerade die Differenzspannung zwischen maximal möglicher Ladespannung und der stufigen Summenausgangsspannung der gerade ausgewählten Energiespeichermodule 3 eingestellt werden kann.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren (10) zum Laden von Energiespeicherzellen (5a, 5k) einer

Energiespeichereinrichtung (1), welche aufweist:

n erste Ausgangsanschlüsse (1a, 1 b, 1c; 10a), wobei n > 1 , zum Ausgeben einer Versorgungsspannung an jedem der Ausgangsanschlüsse (1 a, 1 b, 1 c; 10a);

einen zweiten Ausgangsanschluss (1d; 10b), wobei ein Ladegerät (6) zwischen die ersten Ausgangsanschlüsse (1a, 1 b, 1c; 10a) und den zweiten Ausgangsanschluss

(1 d; 10b) anschließbar ist; und

n parallel geschaltete Energieversorgungszweigen, welche jeweils zwischen einen ersten Ausgangsanschluss (1a, 1 b, 1c; 10a) und den zweiten Ausgangsanschluss (1 d; 10b) gekoppelt sind, wobei jeder der Energieversorgungszweige eine Vielzahl von in Serie geschalteten Energiespeichermodulen (3) aufweist, welche jeweils umfassen:

ein Energiespeicherzellenmodul (5), welches mindestens eine

Energiespeicherzelle (5a, 5k) aufweist, und

eine Koppeleinrichtung (7) mit Koppelelementen (7a, 7b, 7c, 7d), welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul (5) selektiv in den jeweiligen

Energieversorgungszweig zu schalten oder zu überbrücken,

wobei das Verfahren (10) die Schritte aufweist:

Bestimmen (21) einer maximal möglichen Ladespannung (Umax) eines Ladegeräts (6), welches eine Ladespannung (UL) für die Energiespeichereinrichtung (1 ; 10) bereitstellt; Bestimmen (22) der maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule (5) eines Energieversorgungszweigs, bei der die Summe der von den momentanen

Ladezuständen der Energiespeicherzellen (5a, 5k) aller Energiespeicherzellenmodule (5) eines Energieversorgungszweigs abhängigen Ausgangsspannungen der

Energiespeicherzellenmodule (5) noch geringer als die maximal mögliche

Ladespannung (Umax) ist; und

Auswählen und Ansteuern (23) der Koppelelemente (7a, 7b, 7c, 7d) von

Energiespeichermodulen (3) des Energieversorgungszweigs, so dass jeweils nur die maximale Anzahl an Energiespeicherzellenmodulen (5) in den

Energieversorgungszweig gekoppelt ist.

2. Verfahren (20) nach Anspruch 1 , weiterhin mit dem Schritt:

zyklisches Tauschen (24a) der jeweils in den Energieversorgungszweig gekoppelten Energiespeicherzellenmodule (5) durch Auswählen und Ansteuern der Koppelelemente (7a, 7b, 7c, 7d) jeweils anderer Energiespeichermodule (3) des

Energieversorgungszweigs in vorbestimmten Zeitzyklen. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 und 2, weiterhin mit dem Schritt:

Ansteuern (24b) der Koppelelemente (7a, 7b, 7c, 7d) eines weiteren der nicht ausgewählten Energiespeichermodule (3) des Energieversorgungszweigs mit veränderlichem Tastgrad (t1 ; t2). Verfahren (20) nach Anspruch 3, wobei der veränderliche Tastgrad (t1 ; t2) in

Abhängigkeit von der Differenz der maximal möglichen Ladespannung (Umax) und der Summe der Ausgangsspannungen der Energiespeicherzellenmodule (5) oder der Differenz der minimal möglichen Ladespannung (Umin) und der Summe der

Ausgangsspannungen der Energiespeicherzellenmodule (5) bestimmt wird. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit den Schritten:

Überwachen der Ausgangsspannungen der ausgewählten Energiespeichermodule (3) des Energieversorgungszweigs während des Ladevorgangs; und

Reduzieren der bestimmten maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule (5) eines Energieversorgungszweigs, falls die Summe der Ausgangsspannungen der ausgewählten Energiespeicherzellenmodule (5) eine gewünschte Ladespannung überschreitet. Verfahren (20) nach Anspruch 5, wobei das Reduzieren der bestimmten maximalen Anzahl der Energiespeicherzellenmodule (5) das Reduzieren der Anzahl um jeweils ein Energiespeicherzellenmodul (5) umfasst. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin mit den Schritten:

Ansteuern der Koppelelemente (7a, 7b, 7c, 7d) von Energiespeichermodulen (3), deren Ausgangsspannungen eine gewünschte Endspannung überschreiten, zum dauerhaften Auskoppeln der Energiespeichermodule (3) aus dem Energieversorgungszweig während des restlichen Ladevorgangs. System (100; 200; 300), mit:

einer Energiespeichereinrichtung (1 ; 10), welche aufweist:

n erste Ausgangsanschlüsse (1a, 1 b, 1c; 10a), wobei n > 1 , zum Ausgeben einer Versorgungsspannung an jedem der Ausgangsanschlüsse (1 a, 1 b, 1 c; 10a); einen zweiten Ausgangsanschluss (1d; 10b), wobei ein Ladegerät (6) zwischen die ersten Ausgangsanschlüsse (1a, 1 b, 1c; 10a) und den zweiten Ausgangsanschluss (1 d; 10b) anschließbar ist; und

n parallel geschaltete Energieversorgungszweigen, welche jeweils zwischen einen ersten Ausgangsanschluss (1a, 1 b, 1c; 10a) und den zweiten Ausgangsanschluss

(1 d; 10b) gekoppelt sind, wobei jeder der Energieversorgungszweige eine Vielzahl von in Serie geschalteten Energiespeichermodulen (3) aufweist, welche jeweils umfassen:

ein Energiespeicherzellenmodul (5), welches mindestens eine

Energiespeicherzelle (5a, 5k) aufweist, und

eine Koppeleinrichtung (7) mit Koppelelementen (7a, 7b, 7c, 7d), welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul (5) selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu überbrücken; und

einer Steuereinrichtung (9), welche mit den Koppeleinrichtungen (7) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren zum Laden der Energiespeicherzellen (5, 5k) der Energiespeicherzellenmodule (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7

durchzuführen.

9. System (100; 200; 300) nach Anspruch 8, weiterhin mit:

einem Ladegerät (6), welches mit den n ersten Ausgangsanschlüssen (1 a, 1 b, 1c; 10a) und dem zweiten Ausgangsanschluss (1 d; 10b) gekoppelt ist, und welches dazu ausgelegt ist, eine Ladespannung für die Energiespeichereinrichtung (1 ; 10) in dem Spannungsbereich zwischen einer minimal möglichen Ladespannung (Umin) und der maximal möglichen Ladespannung (Umax) bereitzustellen.

10. System (100; 200; 300) nach Anspruch 9, weiterhin mit:

einer Umschalteinrichtung (6a), welche zwischen das Ladegerät (6) und die n ersten Ausgangsanschlüsse (1 a, 1 b, 1 c; 10a) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, das Ladegerät (6) selektiv von der Energiespeichereinrichtung (1 ; 10) zu trennen.

1 1. System (100; 200; 300) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die

Koppeleinrichtungen (7) Koppelelemente (7a, 7b, 7c, 7d) in Vollbrückenschaltung umfassen. 12. System (100; 200; 300) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die

Koppeleinrichtungen (7) Koppelelemente (7a, 7c) in Halbbrückenschaltung umfassen.